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在電子電路的保護與穩壓領域,穩壓二極管和 TVS 二極管是兩類功能各異卻同樣關鍵的器件,它們基于半導體 PN 結的特性實現各自的功能,卻在應用場景中有著明確的區分。
穩壓二極管的核心功能源于PN 結的反向擊穿特性。當 PN 結處于反向偏置狀態時,若反向電壓較低,僅有微弱的反向漏電流通過,此時二極管呈現高阻態;當反向電壓升高至穩壓值時,PN 結發生擊穿,反向電流急劇增大,但擊穿電壓卻能保持基本穩定,這種 “電壓不變、電流可變” 的特性正是其穩壓功能的基礎。
在電路中,穩壓二極管通常與負載并聯,并通過串聯限流電阻控制反向電流在合理范圍內。例如在阻容降壓電路中,1N4742A 穩壓二極管(穩壓值 12V、功率 1W)通過反向擊穿將輸出電壓穩定在 12V,即使輸入電壓或負載電流出現波動,其兩端電壓仍能保持恒定。此外,穩壓二極管可通過串聯組合獲得更高的穩壓值,比如兩只 12V 穩壓管串聯可實現 24V 穩壓輸出,靈活滿足不同電路需求。

圖示為新邦微穩壓二極管ZM4733
TVS 瞬態抑制二極管的設計初衷是應對瞬時高能沖擊,其工作原理基于雪崩擊穿效應的快速響應特性。與穩壓二極管不同,TVS 管的核心優勢在于亞納秒級的響應速度,能在極短時間內吸收瞬態能量。
當電路中出現瞬時過電壓(如靜電放電、雷擊浪涌)時,TVS 管兩端電壓超過其擊穿電壓(VBR)的瞬間,PN 結迅速發生雪崩擊穿,電阻從高阻態(正常工作時)驟降至低阻態,為瞬態電流提供超低阻抗通路。同時,TVS 管會將電壓鉗位在特定值(VC),確保后續電路免受過高電壓沖擊。待瞬態過電壓消失后,TVS 管自動恢復高阻態,不影響電路正常工作。
從極性來看,單向 TVS 管的正向特性與普通二極管一致,反向具有雪崩擊穿功能,適用于直流電路,接入時需保證其負極與被保護電路的高電位端相連;雙向 TVS 管則無極性之分,可視為兩只單向 TVS 管反向串聯,能應對交流電路或正負雙向的瞬態過電壓,在交流電源接口、信號線路中應用廣泛。
TVS 管的核心參數聚焦于瞬態防護能力:最大鉗位電壓(VC) 需低于被保護器件的耐壓值;峰值脈沖功耗(PP) 決定了其能吸收的瞬態能量大小;結電容(C) 則影響高頻信號電路的傳輸性能,如 USB 3.0 接口需選用低電容 TVS 管以避免信號衰減。

圖示為新邦微TVS貼片二極管SMAJ15CA
盡管均基于 PN 結擊穿特性,兩者的設計目標截然不同:穩壓二極管追求長期穩定的電壓輸出,工作在持續反向擊穿狀態,注重穩壓值的精度與長期可靠性;TVS 二極管則專注于瞬時能量吸收,平時處于截止狀態,僅在瞬態過電壓出現時瞬間響應,強調響應速度與瞬態功率承受能力。這種差異使得穩壓二極管成為穩壓電路的核心,而 TVS 管則是電路的 “防雷衛士”,共同保障電子設備的穩定與安全。